《大学计算机基础》第一章 计算机基础知识

第一章计算机基础知识

弓

1.1.1计算机的发展计算机概念（一种描

1.1.2计算机的分类述）：是一种能快速

1.1.3计算机的应用领域\且高效地自动完成信

工1.2计算机系统的组晟、处理的电子设备。

1.2.1计算机系统的硬件结构

1.2.2计算机系统的软件结构

3计算机的基本工作原理

1.3.1计算机的工作原理

132程序与软件

1.3.3计算机语言

1.4.1微型计算机硬件的基本结构

1.4.2微型计算机的外部设备

1.4.3微型计算机的性能指标

1.5.1数制及其转换

1.5.2二进制编码（BCD码）

153ASCH码

匕1.6多媒体计算机

1.6.1多媒体技术的概念

1.6.2多媒体技术的特性

1.6.3多媒体个人计算机系统（MPC）

计算机发展史

1.1引言

•1.1.1计算机发展1、计算机的发展历史

1946年在美国诞生了世界上第一台

电子数字积分计算机(ENIAC)

f5000次加法/秒

速体重28吨

£占地170m2

£18800只电子管

£1500个继电器

⑨功率150KW

计算机发展史

・计算机发展至今已发展了4代，正在向第五代迈进P2-3

代次起止年份所用电子元器数据处理方式运算速度应用领域

件

汇编语言、代5千〜3万次国防及高科

第一代1946~1957电子管

码程序/秒技

高级程序设计数十万~几工程设计、

第二代1958~1964晶体管

语言白力次/秒数据处理

结构化、模块

中、小规模集数白力~儿工业控制、

第三代1965~1970化程序设计、

成电路千万次/秒数据处理

实时处理

分时、实时数

大规模、超大上亿条指工业、生活

第四代1970〜今据处理、计算

规模集成电路令/秒等各方面

机网络

/r~>

计算机发展的几个阶段——元器件图示

第一代第二代

（1946-1957）（1957-1964）

电子管晶体管

5千~4万（次/秒）几十万~百万（次/秒）

第四代第三代

（1971~90年代）（1965-1970）

集成电路集成电路

几百万~几亿（次/秒）百万~几百万（次/秒）

计算机发展史

新一代计算机（未来型计算机）

•具有知识表示和推理能力

•可以模拟或部分代替人的智能

•具有人■■机自然通信能力

•1.1.2、计算机的分类

通用机：通用性强，综合能力强，解决各种问题

按用途分类

专用机：特殊配置，功能单一，解决特定问题

巨型机：速度最快、处理能力最强

已达十几万亿次浮点运算

“银河in”达每秒130亿次

大型机：大型、通用、较快、较强

作“客户机/服务器”的服务器

作“终端/主机”的主机

小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短

按综合性能

工艺先进、使用维护简单

指标分类

工作站：介于PC与小型机之间

高分辨率、大容量内外存，图形功能较强

微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜

中央处理器：一个芯片

笔记本与移动PC

计算机的发展趋势

巨型化一发展高速，大存储容量，功能强大的计算机。

微型化——体积进一步缩小，功能更强

网络化——信息共享，资源共享，协同工作

多媒体化——发展自然交流方式

智能化——感官和推理

计算机发展趋势

计算机发展——巨型化

运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机

1975年世界上第一台超级计算机“Cray』”

超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、

石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计

算的高科技领域。CRAT-II

中国超级计算机：

国防科技大学研制的

“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”

国家职能计算机中心推出的

“曙光1000”和“曙光200F银河II

计算机发展趋势

计算机发展——微型化

计算机不再是单一的计算机器，而是一种

信息机器，一种个人的信息机器。

Altair8800

计算机发展趋势

计算机发展网络化

计算机网络：

计算机技术与通信技术结合

的产物。

计算机网络的发展动力：

使用远程资源，共享程序、

数据和信息资源，网络用户

的通讯和合作。

计算机发展一一智能化

总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的

‘没有灵魂的机械'来”O

笛卡尔(1637)

f人类第一个“工业机器人”：

一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）

f第一代机器人

机械手(1962年出现)

f第二代机器人

具有“感觉”的机器人

£第三代机器人Deepblue

装有启发式计算机的“智能机器人”

GarryKasparov

•1.1.3计算机的应用领域

L特点

处理速度快

・运算精度高

•记忆能力强（具有大容量存储和高速存取能力）

•具有逻辑判断能力

•具有友好的人机交互界面

2,计算机应用

•科学计算（数值计算）

-如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算

•数据处理（信息处理）

-如：民航订票、库存管理、财务管理、情报检索等

•过程控制

-用于实时地收集和检测被控对象的参数，按最佳方案

对控制对象进行自动控制或调节

・计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）

•计算机辅助教学（CAI）

・人工智能（AI）等

•小结

•从1946年诞生第一台计算机，发展了4代;

•计算机发展趋势，速度不断提高，体积

继续缩小，价格持续下降，正向多媒体

化，网络化发展；

•计算机的分类与主要特点（三大）；

•计算机的主要应用领域；

计算机硬件系统

1.2计算机系统的组成

计算机系统组成

硬件系统：构成计算机系统的各种物理设备的总称

软件系统：运行、管理和维护计算机的各类程序和文档

的总称

「运算器

中央处理器」-控制器

l只读存储器(ROM)

内存储器随机存取存储器(RAM)

「硬件一r外存储器

输入设备

输出设备

微型机操作系统

系统一-系统语言处理系统

管理系统

软件一L网络及通信软件

1—应用软件应用软件

L用户程序

£计算机文化基础17

•L2.1计算机系统的硬件结构

计算机硬件系统由：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

五大模块组成，采用总线结构连接各部分。

控制器：控制整个计算机其它所有部件的工作。

运算器：算术运算和逻辑运算。

存储器8位(Bit)一个字节(Byte),每个字节都有地址。

1Byte=8bit容量单位

1KB=2仙Byte

1MB=210KB

210=1024^1000

1GB=210MB

1TB=210GB

1个汉字=2字节

1PB=210TB

常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等

常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。

计算机软件系统

•1.2.2计算机系统的软件结构

软件是整个计算机系统中的重要组成部分

没有配备任何软件的计算机称为裸机

软件可分为系统软件和应用软件两大类

系统软件的两大特点：公用性、基础性

操作系统

语言处理程序

系统软件诊断程序

反病毒程序

实用程序-卸载程序

备份程序

软件分类

文件压缩程序

办公软件包

数据库管理系统

应用软件浏览器

实时控制软件

图形图像处理软件

其它应用软件

计算机硬件系统

•1.3计算机的工作原理

1.3.1计算机的工作原理:存储程序及程序控制

计算机执行指令过程：取指令一分析指令一执行指令一为执行下一条指令作准备

原始数据

命令/程皆.读/---------/取数

——1/0设备内存储器•一运算器

结果1------Z与ifk存数

指令।存取命令

1I

1।।,

I

।_________护制黑

输入/输出命令厂运算命令

数据线:

控制线：-

二一中央处理部件

CPU

主存储器

输入设备:输出设备

冯・诺依曼思想（存储程序）：二进制；程序与数据一样存放在内

存；五大模块。

1.3.2软件与程序

程序：

为使计算机完成某项特定任务而编写的一个有

序的命令和数据的集合；

软件：

方便用户、提高计算机效能而编写的各种程序

的总称。

1.3.3计算机语言

机器语言（计算机唯一能识别的语言）

程序设计汇编语言

语言面向过程：BASIC>PascaL

FORTRAN>C等

高级语言

面向对象：C^、Java、VBc等

语言处理程序

编辑程序汇编或编译程序联接程序

L4微型计算机的基本组成

主

机

箱

侧

面

结

构

M

主

机

箱

内

部

结

构

图

就

」

后3E"

目

吕

京

留

曷

黑

口

口

胃

口

口ca

CTH

>

-

声卡显示卡

•微机的实物部件

主板：AT结构和ATX结构（优化板上兀件布局

配合ATX电源，实现软关机

ATX新型主板结构规范：MODEM远程遥控开关机

〔需要配合专门的ATX机箱使用

PC99规范要求主板各接口必须采用有色识别标识，方便识别

2)I/O(Input-Output)总线与扩展槽

总线是计算机中的传输数据信号的通道，按并行方式传输信息

输入/输出：

数据总线

>地址总线

外部设备

扩展槽的作用

.“。总线

”扩展槽匕>

j'j.J/

3)CPU(CentralProcessingUnit)

'运算器

控制器

子长及王频率

运算器和数据线的位数反映了CPU的档次。

派80386以下的CPU为16位,80386及以上的CPU为32位的CPU

xlntel:486、586（奔腾）、PH、PHI、PW赛扬系列

AMD:K6・2、K6-IILK7系列

主频：133MHz、550MHz、1.2GHz、2.4GHz>2.8GHz>

3.0GHz等

CPU的功能是计算机主要技术指标之一，人们习惯用CPU的档

次来大体表示微机的规格。

4）存储器

内部存储器外部存储器

访问速度快访问速度慢

特点暂时性、价高永久性、价低

RAM硬盘、活动硬盘

ROM软盘（1.44M）

主要设备

CACHEU盘（2G、4G等）

光盘

计算机硬件系统

RAM（内存）

软盘盘/

内存储器U

一外存储器

硬件系统

a,内部存储器

只读存储器,内容不可更改、永久保存

内

存里面的内容可随时更改，但断电后

储内容会消失。一般所说的内存多少

器就是指RAM容量的大小。

随机存储器64M、128M、256M、512M、

RAM1G>2G、4G

静态(SRAM)动态(DRAM)

其他几种内存储器：

•BIOS(基本输入输出系统)

•CMOS•Cache(高速缓冲存储器)

主要性能指标：内存容量、存取周期

计算机硬件系统

高速缓冲存储器(Cache)

在CPU和内存之间设置一种高速缓冲存储器

(Cache),以此弥补内存的运行速度与CPU之间的差

距。CPU对Cache的访问速度比一般内存快得多。

目前在微机中，Cache分为一,二级即L1和L2:

CPUL1L2RAM

计算机硬件系统

b.外部存储器

外存储器简称外存，又称为辅助存储器。它通

常是一种与主机相对独立的存储器部件。与内存比

较，外存容量一般都比较大，但存取速度慢。

外存不能直接与CPU交换信息。

［软（U）盘存储器

微机常用的外存储器有三种4硬盘存储器

〔光盘存储器

①软盘存储器

写保护状态：未写保护状态:

只能读、不能写入可以读写

小

滑

块

向

上

推

写保护开关

②硬盘存储器

计算机硬件系统

③光盘存储器

・CD光盘具有容量大、寿命长、价格低等特

点。一个CD光盘的容量为650MBo

光盘刻录机

・DVD光盘

一个DVD光盘的容量为17GBo

计算机硬件系统

•1.4.2微机常见外部设备

1）基本输入设备

扫描仪

手写笔

摄像头

微机键盘

大号町灯亮

微机键盘

•常用组合控制键：

>Ctrl+Alt+Del热启动；中止应用

>Ctrl+P表联通/脱离打印；

>Ctrl+C或Ctrl+break表中止应用程序；Ctrl+S暂停

应用程序等；

AAlt+F4；关闭应用程序

•Ctrl>Alt、Shift当组合键用时，须按住不放，

再击其它键。单独用没有意义。

鼠标

•鼠标在Windows中有四种操作：

-单击左键：常用于选定对象；

-双击左键：常用于激活对象；

-单击右键：常用于弹出快捷菜单；

-拖放：按住左键不放，滑动鼠标，用于拖动

对象。

鼠标

鼠标的形状取决于它所在的位置，以及和其他屏幕元素的

相互关系。

正常'选择字I

氐曷

后台运行不可用0

国垂直I

情确定:位+水◄―►

4T►?白又寸角浅调整

wr

2）输出设备

投影仪

显示器

打印机

投影仪

显示器

•主要技术指标

•显示器分类-分辨率

-CRT显示器―灵度

/几F

-液晶显示器

•主要技术指标•分类：

一分辨率-针式打印机

-刷新频率-激光打印机

-喷墨打印机

-尺寸

•技术指标

一分辨率

•1.4.3微型计算机的主要性能指标

•1、字长(8,16,,64)

•2、时钟主频(运算速度)

•3、内存容量

•4、外部设备配置

学生练习内容（5分钟）

・1、熟悉键盘各区（五区）

•2、熟悉常用键的功能

•如：Esc、Tab、Space>Enter>Backspace>Del、

Insert、CapsLock、NumLock、Shift等标的功用

•3、常用组合控制键的练习

•如：Ctrl+Alt+Del>Ctrl+C或Ctrl+break、

Ctrl+Space>Ctrl+ShiftsAlt+F4、PrintScreen

等组合键的练习。

•4、初步练习鼠标的使用

•1.5计算机中的数制和编码系统

•1.5.1计算机中常用的数制及相互转换

1.进位计数制的特点

什2用一组固定的数字和一套统一的规则来表示数目

的方法。

数制也标为进制，即进位计数制

进制——进位计数制的简称，计数制有多种，在日常生活中

我们最熟悉的也是国际上通用的计数制，是十进制，除了十

进制外，还有多种计数制。如一天24小时，称24进制，1小时

是60分钟，称为60进制，几何中还有360进制（但它们采用的

是十进制数来表示）等。

计算机的最基本功能是进行数据的计算和处理加工。

而计算机中对数据采用二进制数的表示形式。

为什么计算机采用二进制？

①可行性：若使用十进制数，则需要这样的电子器件，它必须有能

表示0—9数码的10个物理状态，这在技术上是相当困难的（目前为

止没有完全解决），而使用二进制数，只需0,1两个状态，技术上

轻而易举，如开关的通与断，晶体管中导通与截止等，磁介质的带

磁与不带磁。

②可靠性：二进制只有两种状态，数字传输处理不易出错。

③简易性：二进制运算法则比较简单，如：

求和法则（3个）：0+0=0,0+1=1+0=1,1+1=10

求积法则（3个）：0X0=0,0Xl=lX0=0,1X1=1

这就使计算机运算器的结构大大简化，控制也简单，较容易实现

④逻辑性：可用进制的0,1直接代表逻辑代数中的“假”和“真”

1.十进制数

特点：①有10个不同的数字符号，即0—9。

②逢十杀、

如：一个十进制数含义是：

1XI03+3XI02+5XI01^0^0

可看出：一个数字处在不同施&（又称“权”）其代表的意义不同。

©若有一个〃位的十进制整岔x，则它的值可用下式求出

（〃代表从左至右数位）

1n2

ajXio^+a2X10-+.......+anX10°

此表达式又称为十进制的按“权”展开式。

I俨"I俨-21〃。称为十进制的“权”，其中7。叫做十赢能“基数”

£计算机文化基础53

、2.二进制数

特点：只有两个数码0和1,基数为二，逢二进一

优点：0,1两个状态易物理实现；运算规则简单。数制

如有一个二迪普1011,代表的10进制数的值是：/

(1011)=N<^+0X22+1X21+1X2°^(11)

与十进制数2求值去世一比较，可看出，无非1是0每一位

上的权变了。也就是退笑了，不是2,而是2

二进制数与十进制数的对应心、

01io11loo101noinweotool1010

+0123—4—5—678X910~

计算机文化基础54

八进制数：

特点：逢8进一，由于二进制数书写很长，不便记忆，通常把一

个二进制数由攵到左每3位组成一组，如：

IOIHOIYH^I可表为：101,110,111,101

每-进制数：567k.

因3位二进制数可表示的氤建为7,不会出现8,即“逢八进一”。

上面这个数同样可通过按“权”言式:求出它的值(十进制数)

(101H0H1101)2=(5675)S

32

=5X8+6X8+7X^=(3OO5)loX.

£计算机文化基础55

十六进制数

特点：有16个数字符号：0~9ABCDEF

如一个二进制藜111111011110从右到左每4位合成一组

14

XI513（用十进制分开表示）

F\DE（用十六进制分开表示）

4位二进制数所表示前淤值为15,即逢16进一。

上面数（FDEh可用下式求出%^值：

2;

（FDE）16=15X16+13X76+/>^7^=（4062）10

十六进制数与十进制、二进制数的对应关系晶上P12。

£计算机文化基础56

编码和数制

十进制数非十进制数

八、十六进制之间的转换

余数法:除基数取余数、直到商为0为止,

余数倒排。

示例1:

8|753

8|91结果为：H3

811

0

示例2:21751

2|371

2|180结果为：1001011

2L_9_1

2L±0

2[20

211

0

十进制小数=>非十进制小数

进位法:用十进制小数乘基数，当积为0或达到

所要求的精度时，将整数部分由上而下排列。

示例:

0.625

结果为：101

1.250整数为1

x2

0.50整数为0

x2

1.0整数为I小数值为0

编码和数制

位权法:把各非十进制数按权展开求和

转换公式口_[n_1n_2

(F)x=2Xx+an_2Xx+...+

1-1

a!Xx+a0Xx°+Xx+...

示例：

3214

(1011.1)2=1X2+OX2+1X2+1X2°+lX2

=8+0+2+1+0.5